Az élet sokkal hatékonyabb lehet mint korábban gondolták

A földi élet része a folyamatos számítások elvégzése, amihez energiára van szükség. Az egysejtű amőbáktól az emberhez hasonló többsejtű élőlényekig a biológia egyik alapvető komputációja a genomban lévő információ feldolgozása és fehérjék létrehozása ami minden életformát érinti.

Úgy tűnik hogy ennek a transzlációnak a folyamata rendkívül hatékony.

Az SFI kutatóinak új tanulmánya a transzlációnak a termodinamikai hatásfokát vizsgálta. Hogy jobban megértsük a földi evolúciót a tudósok szerint először jobban meg kell ismernünk az élet biológiai rendszereinek határait, amivel a fejlődés folyamán szembe kellet néznie. Az egyik ilyen korlátozó tényező, amit eddig nem vizsgáltak meg, hogy a termodinamika törvényei hogyan korlátoznak bizonyos biológiai funkciókat és hogy emiatt a természetes szelekció is azokat az élőlényeket részesíti e előnyben, amik komputációsan hatékonyabbak.

Hogy kiderítsék mégis milyen hatékony a transzláció, a kutatók a Landauer Határal kezdték a kutatást. Ez a termodinamikának azon összefüggése, ami meghatározza, hogy minimum mekkora energiára van szüksége bármely fizikai folyamatnak a számításhoz.

“Azt találtuk, hogy a biológiai transzláció nagyjából 20-szor kevésbé hatékonyabb mint az abszolút minimális fizikai határ,” mondta Christopher Kempes, a tanulmány vezető szerzője. “És ezzel közel 100000-szer hatékonyabb egy számítógépnél.”

A DNS másolás, ami egy másik alapvető számítási folyamata az életnek, 165-ször rosszabb mint a Landauer Határ.

“Ez nem olyan hatékony mint a biológiai transzláció, de még mindig lenyűgözően jó a számítógépekhez viszonyítva.”

A termodinamikai számítások felnagyítása az olyan összetett biológiai folyamatokra mint a gondolkodás és annak megértése, hogy ennek a hatékonyságnak milyen szerepe van a természetes kiválasztódásban, az még a későbbi kutatások kihívása maradt.

“Végső soron, mindezt össze akarjuk majd vetni a számítástechnikai elméletekkel,” mondta David Wolpert, a tanulmány társszerzője. “Nem csak azért, hogy ezt a számítástechnikai tudományban is fel tudjuk használni hanem azért is, hogy kiderítsük a számítástechnika taníthat e valami újat számunkra a sejtekről.”

Forrás: rsta.royalsocietypublishing.org

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.

Ez a weboldal az Akismet szolgáltatását használja a spam kiszűrésére. Tudjunk meg többet arról, hogyan dolgozzák fel a hozzászólásunk adatait..